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    大型纸机蒸汽和冷凝水体系的节能降耗办法及其优化操纵

    浏览次数:     宣布时辰:2022-05-17 15:28:39

    择要:造纸企业是动力耗损大户,动力耗损首要集合在水、电和蒸汽的耗损上,若何高效地操纵好蒸汽和蒸汽冷凝水对造纸企业节能降耗起到无足轻重的感化。现在造纸企业经由进程多行动和多方位的高效操纵蒸汽和蒸汽冷凝水,对降落蒸汽耗损起到了关头感化,对降落造纸企业的动力耗损起到了首要感化。
     
           造纸企业动力耗损首要集合在水、电和蒸汽耗损上,此中蒸汽能耗约占造纸出产本钱的15%。跟着制浆造纸手艺的前进和制浆造纸装备的大型化和范围化的操纵,造纸企业节能手艺获得了全方位成长和操纵,节能降耗和减污增效日渐结果。今朝,我国造纸进程中大型文明纸机的吨纸净水耗损已降落到国际抢先程度,大局部都在5.0~6.0 m3/t纸之间;吨纸电耗和汽耗也在呈降落的趋向,电耗大局部在450~550 kWh/t纸之间、蒸汽耗损较低的在1.5~1.9 t/t纸之间。单元产物能耗凹凸与纸产物品种和纸张定量、本地天气前提和季候等身分有关,统一范例的产物在统一纸机上出产定量稍高的纸张产量绝对高些,对应单元产物单元能耗绝对低些,天气严寒的地域产物单元能耗绝对高些,夏日产物单元能耗绝对高些,统一纸机车速高、抄宽、机能不变的纸机产物单元能耗绝对低些,综合绩效高的纸机产物单元能耗绝对低些,造纸节能手艺操纵遍及的纸机单元产物能耗绝对低些。


           大型纸机都设想有白水收受接管体系,并实现了白水封锁轮回操纵,造纸化学品的在线浓缩水大局部也由净水改成上彀浆料或清滤液,这些对造纸净水单耗的降落起到了关头性感化;热电联产使电和蒸汽都实现了代价最大化的综合操纵,大幅降落了动力耗损和出产本钱,加上蒸汽和冷凝水节能手艺的多方位推行操纵使蒸汽和冷凝水的代价也获得了充实表现,为节能降耗起到了关头感化。

           造纸是动力耗损麋集型财产,是轻财产中的能耗大户。国度请求2015年纸及纸板综合能耗降到530 kg规范煤/t,纸浆综合能耗降到370 kg规范煤/t,纸浆、纸及纸板出产平均打水量降到70 m3/t,废纸操纵率达到72%。若何高效地操纵好蒸汽和蒸汽冷凝水对造纸企业节能降耗有着无足轻重的感化。

           1  造纸车间蒸汽操纵情况

           1.1造纸车间蒸汽操纵范例

           造纸企业纸机出产进程中操纵的蒸汽按照蒸汽的用处通俗分为高压蒸汽和中压蒸汽,高压蒸汽的绝对压力不高于500kPa,中压蒸汽的绝对压力高于500kPa。现实出产进程中,造纸车间操纵高压蒸汽时通俗请求进造纸车间的蒸汽压力最高不跨越500kPa,操纵中压蒸汽时通俗请求进造纸车间的蒸汽压力坚持在800kPa摆布。

           1.2造纸车间蒸汽操纵准绳

           1.2.1造纸车间操纵蒸汽的装备

           造纸车间操纵蒸汽的装备通俗有浆内淀粉蒸煮器和外表施胶淀粉蒸煮器、压迫部蒸汽箱和压迫部走台、枯燥部烘缸、施胶机走台和蔼垫转向器、纸机透风换热装配和车间透风换热装配、工艺温水换热器、机外白水槽白水换热器,操纵硬压光机的纸机有调理横幅厚度节制的加热体系,别的机外涂布机另有烘缸和热风枯燥箱,涂料制备另有涂布淀粉和CMC或PVA的制备装备,局部超压的热辊也有操纵蒸汽加热热水的体系调理热辊温度的换热装备,等等。

           1.2.2造纸车间操纵蒸汽的准绳

           造纸车间操纵蒸汽通俗按照装备的耐压请求和枯燥曲线决议进造纸车间的蒸汽压力。纸机的烘缸为纸张的首要枯燥装备,资料HT250、壁厚28mm的烘缸蒸汽最高使命压力为450kPa,资料HT250、壁厚30mm的烘缸蒸汽最高使命压力500kPa,今朝通俗纸机的烘缸都是资料H250、壁厚30mm的烘缸,故它的使命压力决议了进造纸车间的蒸汽压力最高不跨越500kPa,由车间内主蒸汽管道上的宁静阀节制,当压力跨越500kPa时主动翻开卸压。而涂布机的热风箱为了进步它的枯燥效力,故通俗接纳的蒸汽压力是800kPa,故进涂布机车间的蒸汽管道通俗有两道:一道为高压蒸汽用于涂布机的烘缸和帮助装备加热;一道为中压蒸汽用于涂布机的热风箱换热。以是造纸车间有涂布机的通俗接纳两路供汽:一起高压蒸汽,一起中压蒸汽。同时,淀粉持续蒸煮器对蒸汽的压力也有请求,通俗不能低于300kPa,不然能够达不到蒸煮温度和淀粉煮不熟。

           2  蒸汽的节能降耗办法及其优化操纵

           造纸车间蒸汽操纵点多、蒸汽操纵装备错综庞杂。大型纸机产物蒸汽单耗根基在1~2t,若何高效地操纵好蒸汽是降落产物能耗和制品的有用办法。

           2.1造纸车间与热电厂实施热电联产

           热电联产干系到一个造纸企业的经济效益命根子,不然造纸企业将寸步难行。由于造纸企业也是一个能耗大户,一切装备的传动须要电能,几近一切的加热装备都须要操纵蒸汽或蒸汽冷凝水。通俗大型文明纸机的吨纸蒸汽耗损1~2 t、吨纸电耗450~550 kWh,按照纸张的定量和车速变更而不同。以是热电联产也是造纸企业节能降耗的关头地点,纸机操纵电厂发电后的蒸汽加热烘缸枯燥纸张或加热别的相干进程装备,纸机再把蒸汽变成的蒸汽冷凝水送回电厂(电厂省去水处置本钱),大幅进步了热能的操纵代价和降落了出产本钱。

           2.2淀粉持续蒸煮器的操纵

           曩昔,淀粉接纳熬胶锅蒸煮,蒸汽与淀粉的打仗不平均,淀粉熬制不是在严酷的密封容器中停止,存在蒸汽热能开释不充实和热能流失的题目,而操纵淀粉持续蒸煮器后让淀粉和蒸汽同时经由进程放射式蒸煮器夹杂平均,并经由进程设定蒸煮温度和背压保障蒸煮前提不变,尔后让淀粉在密闭的盘管(盘管有保温资料保温)中蒸煮和保压,保障淀粉蒸煮充实和热能充实操纵,降落了蒸汽耗损。

           2.3纸机前枯燥部接纳三段供汽、后枯燥部接纳两段供汽

           纸机枯燥部烘缸供蒸汽加热枯燥纸页是造纸进程中蒸汽的首要操纵点,若何高效地操纵好蒸汽热能能够有用降落纸产物蒸汽单耗。三段供汽是今朝最为有用的降落蒸汽单耗的体例,能让蒸汽的热能充实开释出来和公道操纵。

           通俗文明纸机分为前枯燥部和后枯燥部,三段供汽针对的是纸机的前枯燥部,即前枯燥部接纳分为三段停止供汽的体例对前枯燥的纸页停止枯燥,按照枯燥曲线逐步升温,主蒸汽节制高温缸的温度,高温缸发生的蒸汽冷凝水聚集到一个冷凝水槽,因温度高发生闪蒸汽(二次蒸汽),闪蒸汽进入下一段中温缸,枯燥能力不够的话则经由进程DCS法式主动补充必然量的主蒸汽,配合对此段的纸页加热枯燥,中温缸发生的冷凝水也聚集到一冷凝水槽,因温度也较高故也发生必然量的闪蒸汽,闪蒸汽再进入下一段高温缸,高温缸的温度通俗请求较低(为了防止进枯燥部的湿纸页黏缸),故用汽量响应也较小,高温缸主蒸汽补充的量也很小。

           大型文明纸机压迫部接纳双靴压的体例对纸页停止脱水,进枯燥部的湿纸页干度通俗在50%摆布,纸页定量高能够干度低点,纸页定量低能够干度高点。比方7330mm幅宽的Voith纸机出产70g/m2的高白双胶纸,车速1450m/min时进枯燥部的湿纸页干度在52%摆布,但在一样前提下改产80g/m2的高白双胶纸时进枯燥部的湿纸页干度能够降落到49%摆布。同时,纸页出前枯燥部的水份通俗在3.0%摆布,可见大批的水份都须要在前枯燥部蒸发枯燥。接纳三段供汽经由进程QCS和DCS的主动法式节制,QCS检测出前枯燥部的纸页水份并将信息传输给DCS的水份节制体系,DCS按照设定的纸页水份调理主蒸汽的用量,若是QCS反应的水份检测值高于DCS的设定值,则开猛进前枯燥部的主蒸汽进汽阀门开度,反之则关小进前枯燥部的主蒸汽进汽阀门开度,确保出前枯燥的纸页干度达到设定值。三段供汽的供汽道理首要经由进程枯燥曲线做好的节制法式停止供汽,出产进程中前枯燥部供蒸汽按照法式和出前枯燥的纸页设定的干度停止主动调理某野生调理。

           后枯燥的供汽通俗只要两段,大型文明纸机因经由进程施胶机施胶回湿落后后枯燥部的纸页干度通俗在75%摆布,出后枯燥部的纸页水份通俗在5%~6%,以是后枯燥部须要蒸发枯燥的水份绝对前枯燥要少一半以上,故后枯燥的烘缸只数也少、接纳的供汽段数也只要两段。高温缸的闪蒸汽进入高温缸,若枯燥能力不够则补充主蒸汽。比方,一台设想抄宽7330mm、设想车速1700m/min、出产纸种50~120g/m2的Voith大型文明纸机的前枯燥部烘缸只数能够是37只,尔后枯燥能够只要15只。故后枯燥部也是按照DCS设定好的纸页水份经由进程节制后枯燥部高温缸的主蒸汽阀门开度来节制出后枯燥部纸页的干度。

           纸机前枯燥部接纳的三段供汽和后枯燥部接纳的两段供汽体例有用地操纵了闪蒸汽的余热,有用地降落了主蒸汽的用量,降落了出产本钱和实现了节能降耗。

           2.4涂布机接纳高温高压蒸汽进步枯燥效力

           涂布机因涂层的出格性致使枯燥体例与通俗文明纸的枯燥体例不一样,涂布后纸页一面湿且涂料粘性大决议不能贴缸或贴干网经由进程烘缸加热蒸发枯燥,要末操纵红外线枯燥,要末操纵热风枯燥,要末红外线和热风两道枯燥。操纵热风枯燥时因纸机速率快和为了降落枯燥装备的投资用度,通俗经由进程进步热风的温度来进步枯燥效力,以是涂布机的热风加热蒸汽通俗接纳绝对压力为800kPa摆布的中压蒸汽。按饱和蒸汽压力对应的温度可知,绝对压力为900kPa的饱和蒸汽比绝对压力为600kPa的饱和蒸汽温度高约16.5℃(绝对压力为600kPa和900kPa的饱和蒸汽温度别离为158.863℃和175.389℃),加上热电厂通俗给造纸车间供过饱和蒸汽,故温度更高,效力更高。

           换热后的冷凝水发生的闪蒸汽送到涂布机的烘缸供汽体系,烘缸用于涂布纸的补充枯燥,若是闪蒸汽枯燥能力不够则补充高压主蒸汽。通俗机外涂布机的中压蒸汽吨纸单耗0.1~0.3t、高压蒸汽0.05~0.2t,含有红外枯燥装备的和不含有红外枯燥装备的机外涂布机中压蒸汽不同较大。比方一台设想抄宽4750mm、设想车速1300m/min、一涂到四涂的都有红外枯燥装备的机外涂布机出产105~250g/m2的涂布纸,每面各涂布两次,涂布量45~60g/m2,出产进程中吨纸高压蒸汽单耗平均0.07t摆布、中压蒸汽单耗平均0.27t摆布;而一台设想抄宽3600mm、设想车速1000m/min的机外涂布机无红外枯燥装备,出产150~250g/m2的涂布纸,每面各涂布两次,涂布量55~65g/m2,出产进程中吨纸高压蒸汽单耗平均0.30t摆布、中压蒸汽单耗平均0.09t摆布。

           涂布机热风箱接纳高温高压蒸汽能有用进步涂布纸的枯燥效力,同时闪蒸汽用于烘缸加热纸页有用降落了蒸汽用量,降落了出产本钱和实现了节能降耗。

           2.5残剩蒸汽加热工艺净水

           前枯燥部、后枯燥部高温缸和涂布机烘缸发生的蒸汽冷凝水固然闪蒸汽量不大、温度不很高,但外排也会构成热量丧失。节能办法便是各操纵一台小真空泵抽吸终究的残剩蒸汽经由进程换热器加热工艺净水用于纸机温水槽补水(见图2),做到既节能又环保。若有机外涂布机,热收受接管流程一样。

           2.6密闭气罩的操纵

           大型纸机都操纵密闭气罩,它把全数枯燥部的前枯燥部和后枯燥局部别封锁起来,防止热量流失进来,进步热能的操纵效力,做到既环保又节能降耗。

           2.7纸机透风排气热收受接管的操纵

           大型纸机都设想透风排气和热收受接管体系,把纸秘密闭气罩内加热纸页蒸发的干冷气体排进来,尔后把外界新颖的氛围与排挤的干冷气体停止热互换,加热后的新颖氛围再送到纸机的气罩,坚持气罩外面压力均衡和坚持不变的零点和露点,使纸页疾速和不变枯燥。干冷气体停止气气热互换以后温度还在50℃以上,尔后再停止气水热互换(见图2),加热工艺用净水作为纸机温水槽的补水(见图3),进一步收受接管热能和降落蒸汽耗损。

           3  蒸汽冷凝水节能降耗办法及其优化操纵

           造纸车间操纵蒸汽进程中几近每操纵1t蒸汽就发生1t冷凝水。大型纸机产量遍及在600t/d以上,天天须要的蒸汽量平均在900t以上,故一台大型纸机天天几近能发生900t以上的蒸汽冷凝水。造纸车间一切能收受接管操纵的蒸汽冷凝水都搜集到总冷凝水槽,冷凝水槽的冷凝水温度通俗在80℃以上,故蒸汽冷凝水岂但量比拟大并且含热量高和杂质少,若何有用地操纵好蒸汽冷凝水对降落净水用量和降落单元产物能耗能起到较大的感化。

           3.1蒸汽冷凝水夏日用于加热厂房透风的冷风,夏日用于加热工艺净水
     

           3.1.1蒸汽冷凝水夏日用于加热厂房透风的新风

           大型纸机都有厂房透风设想。厂房透风首要是为了改良各造纸车间的使命情况,起到夏日供暖风(南边地域)、夏日供冷风的感化,实施人道化办理,让工人能在一个绝对温馨的情况中使命,充实进步工人的使命主动性。因扶植一台新纸机将包含制浆或打浆工段、纸机工段、复卷工段、实现工段、制品储存工段及别的帮助工段,以是扶植一台大型纸机能够包含数个车间,占空中积较大,须要供风的面积响应较大,这些决议须要供风的风量也较大,故夏日单元产物蒸汽耗损增添较着。比方,一台7330mm大型文明纸机夏日车间供风耗损的蒸汽量能够达到吨纸汽耗的10%~20%,按每吨蒸汽130元计较,则吨纸本钱须要增添13~26元,故本钱额定增添数目不小。

           操纵蒸汽冷凝水对厂房供风的新风停止一级水水热互换,若是加热能力不够新风达不到设定温度则再操纵主蒸汽停止二级汽水热互换停止弥补加热,如许能降落单元产物蒸汽耗损约0.1t,对应降落蒸汽本钱约13元,结果较较着。

    详细计划:将造纸车间能搜集操纵的蒸汽冷凝水都搜集到总冷凝水槽(见图1),经由进程泵送到换热器,停止水水热互换加热车间透风轮回净水,尔后送到厂房透风各风机和加热新风,尔后送厂房各供风点。


           3.1.2蒸汽冷凝水夏日用于加热工艺净水给温水槽补水

           但是,南边地域在厂房透风不供暖风的别的时辰或在南边不须要供暖风的地域,这个时辰能够操纵冷凝水加热车间的工艺净水作为工艺温水槽的补水,降落加热工艺温水的主蒸汽用量。

           3.2冷凝水用于纸机水针补水

           大型纸机水针体系包含网部切边水针、前枯燥引纸水针、施胶机引纸水针和压光机引纸水针等,这些水针通俗有一个特地的水站,操纵换热后的蒸汽冷凝水作为水源。因水针所处情况温度都在40℃以上,一旦水的硬度高,存在结垢梗塞水针孔眼的危险,能够构成网部纸边带边或压迫部出吸移辊地位掉边构成裂口或断纸,降落纸机效力,出格是南边地域的公开水,硬度根基在200mg/kg以上(以CaCO3计),操纵装备极轻易结垢,以是水针水操纵冷凝水取代净水处置告终垢题目,进步了纸机效力。

           3.3冷凝水用于空压机的冷却水补水

           空压机操纵进程中须要操纵冷却水降温,通俗空压机通俗操纵净水作为冷却水,经由进程在冷却水里加阻垢抑垢剂防止换热器结垢;而离心式空压机对冷却水的水质请求较高,请求操纵硬化水作为冷却水的水源,防止换热器外部结垢、进步换热效力,保障离心式空压机不变运转。空压机操纵的冷却水因换热后温度下降,须要操纵冷却塔冷却和轮回操纵,冷却塔有必然量的蒸发率[Q=K(Tw1-Tw2)L,此中Q为蒸发丧失量,Tw1为进水温度,Tw2为出水温度,L为轮回水流量,K为蒸发系数],须要按照冷却池塘的液位补水。硬化水装备须要投资和掩护用度高,故操纵冷却后的蒸汽冷凝水取代硬化水作为离心式空压机的补水,能省去硬化水装备的投资及其掩护用度,也降落净水用量(硬化水装备须要排污)。

           3.4冷凝水用于染料制备浓缩水

           造纸染料操纵进程中因用量小、增加不平均,故大局部都浓缩到必然浓度后再操纵,制备浓度根基在0.5%~1.5%,浓缩水请求硬度低,不然轻易呈现絮状积淀致使纸面呈现色斑。出格是南边地域的造纸企业,大局部都操纵高硬度的公开水作为水源,若是操纵如许的净水作为染料浓缩水,极轻易构成絮状积淀,纸面色斑题目几近每一个造纸企业都碰到过,厥后几近都改用冷凝水制备,处置了染料浓缩发生絮状积淀的题目,纸面色斑的题目也根基处置。但冷凝水通俗都是经由进程换热器降温后操纵。简略的体例处置了以往困难,可见冷凝水在南边造纸企业出产进程中的感化不小。

           3.5冷凝水回用到电厂汽锅,降落水处置本钱

           电力、热力行业的大中型汽锅,为了防止汽锅爆管等缘由停机构成的庞大经济丧失和社会影响,对汽锅补水的水质请求出格高(热电厂汽锅请求水质:电阻率>5MΩ.CM、SiO2<20μg/L)。通俗的电厂、热力中间均设立硬化水车间,对汽锅补给水停止处置,处置本钱较高。硬化水本钱包含六个方面:船脚、热费、装备折旧费、电耗、盐耗、野生费,综合致使每吨硬化水的处置本钱在10元以上。以是造纸车间的蒸汽冷凝水在操纵完余热和给相干用水滴补水后,再将残剩的冷凝水全数回用到热电厂作为汽锅补水或汽锅冷却水,能大幅降落热电厂硬化水处置本钱。

           因热电厂的汽锅补水或汽锅冷却水的水质请求出格高,造纸车间与蒸汽冷凝水相干的流程装备不得有净水及别的水掺入到外面,不然会净化热电厂的硬化水,构成汽锅结垢、汽锅冷却水装备结垢等题目,故蒸汽冷凝水送给热电厂之前须要严酷检测硬度等目标,不达标的冷凝水根绝送给热电厂汽锅或冷却装备回用。造纸车间针对蒸汽冷凝水回用接纳了响应办法,比方为了防止密封水(净水)混入蒸汽冷凝水体系构成冷凝水硬度高,造纸车间纸机的冷凝水泵都改成了单机封泵,不再须要操纵密封水,从泉源上堵截了密封水混入冷凝水的能够;其次纸机刷车开机或非常停机时辰稍长再从头开机进程中发生的蒸汽冷凝水能够含铁锈等杂质较多,须要跟踪排放,直达到标能力保送给热电厂收受接管轮回操纵。

           3.6用于温水槽的补水

           若是不自备热电厂的造纸企业或呈现冷凝水硬度高热电厂不能操纵的时辰,这时候冷凝水只能给造纸车间本身操纵,这类情况能够将蒸汽冷凝水送到造纸车间温水槽加热工艺温水并取代局部温水操纵,既降落净水用量又节流加热工艺温水的蒸汽,同时也防止了冷凝水排放构成华侈;其次能够送到纸机的机外白水槽,加热白水,降落机外白水槽白水加热的换热器蒸汽用量。白水温度高(通俗50℃摆布)无益于纸机网部的脱水,降落纸机蒸汽单耗和减小纸页黏缸的概率。

           4  蒸汽和蒸汽冷凝水节能操纵的效益

           4.1社会效益

           造纸企业大型纸机出产进程中蒸汽和蒸汽冷凝水的节能操纵能有用地进步蒸汽或蒸汽冷凝水的综合操纵代价,做到了物尽其用,降落了蒸汽单耗,进而削减发电进程中煤的用量,响应削减了温室气体的排放,这些都与人们的糊口息息相干,对人类的持续大无益处。

           4.2情况效益

           地球是人类赖以保存的配合故里,大气和水资本的洁净与否间接干系到人们的保存情况。造纸企业大型纸机出产进程中蒸汽和蒸汽冷凝水的节能操纵能有用进步热能的操纵代价和削减热能的丧失,故既做到了节能降耗又掩护了情况,值得推行操纵。

           4.3经济效益

           造纸企业大型纸机出产进程中单元产物蒸汽耗损降落0.1t则能降落出产本钱13元摆布,单元产物给热电厂回用1.0t蒸汽冷凝水则能降落热电厂水处置本钱10元以上。经由进程接纳上述办法综合能降落单元纸产物蒸汽耗损0.2~0.3t、收受接管操纵1.0~1.5t冷凝水,故能降落单元纸产物出产本钱36~54元,同时造纸出产进程中蒸汽冷凝水用于水针补水、空压机冷却水补水和染料浓缩水等,处置了造纸进程中碰到的困难和省去了硬化水装备的投资及掩护用度,经济效益明显,值得推行操纵。